JP2014092320A - 熱移動システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この熱移動システム100では、溶液(LiBr水溶液)に吸収された冷媒を蒸発させる蒸発部10と、溶液が収容される吸引部30と、冷媒蒸気を凝縮させる凝縮部20と、蒸気通路41に設けられた蒸気流通用弁51と、濃溶液通路43aに設けられた濃溶液移動用弁52aとを備える。そして、冷媒が蒸発して蒸発部10の溶液の濃度が所定値まで上昇した場合に、蒸気流通用弁51を閉じて濃溶液移動用弁52aを開くことによって冷媒蒸気の圧力により蒸発部10の溶液が吸引部30に移動されるとともに、吸引部30と凝縮部20との内圧差を利用して凝縮部20で凝縮された冷媒が吸引部30に吸引されるように構成されている。
【選択図】図1
Description
すなわち、本出願の他の構成による熱移動システムは、溶液に吸収された冷媒を蒸発させる蒸発部と、溶液が収容される吸引部と、蒸発部で蒸発された冷媒蒸気を凝縮させる凝縮部とを備え、冷媒が蒸発して蒸発部の溶液の濃度が所定値まで上昇した場合に、冷媒蒸気の圧力により蒸発部の溶液が温度低下を伴いながら吸引部に移動されるとともに、吸引部の温度低下による内圧の低下により凝縮部で凝縮された冷媒が吸引部に吸引された後、吸引部と蒸発部との液面差により吸引部の溶液が蒸発部に移動されるように構成されている。このように構成すれば、冷媒蒸気の圧力を利用して蒸発部の溶液(濃溶液)を予め吸引部に円滑に移動させておくとともに、吸引部の温度低下による内圧の低下により凝縮部の冷媒(液冷媒)を溶液(濃溶液)が貯留された吸引部に円滑に吸引して溶液に冷媒を混合させることができる。すなわち、相対的に濃度の低い溶液(希溶液)が浸透膜を徐々に浸透しながら相対的に濃度の高い溶液(濃溶液)側に時間をかけて移動されるような場合と異なり、蒸発部から吸引部に移動された溶液の温度低下による吸引部の内圧の低下を利用して吸引部に凝縮部の冷媒(液冷媒)が円滑に吸引されるため、時間を要さずに吸引部の溶液に冷媒を混合させて溶液(濃溶液)を希釈することができる。また、凝縮部で凝縮された冷媒が吸引部に吸引された後、吸引部と蒸発部との液面差により吸引部の溶液(希溶液)が蒸発部に移動されるので、冷媒(冷媒を含む希溶液)を円滑に流通させることができる。その結果、熱移動システムを迅速に立ち上げることができる。また、浸透膜(浸透圧)を用いる場合と異なり、吸引部の温度低下による内圧の低下を利用して凝縮部で凝縮された冷媒を吸引部に吸引させることにより、冷媒の流通量が制限されない。これにより、冷媒循環量を増加させて冷却能力をより向上させることができる。
上記本出願の他の構成による熱移動システムにおいて、好ましくは、蒸発部と凝縮部とを接続する蒸気通路に設けられた第1の弁と、蒸発部と吸引部とを接続する溶液通路に設けられた第2の弁とをさらに備え、第1の弁を閉じて第2の弁を開くことにより蒸発部の溶液を吸引部に移動させるとともに、第2の弁を閉じることにより凝縮部で凝縮された冷媒が吸引部に吸引された後、第1の弁および第2の弁を開くことにより吸引部の溶液を蒸発部に移動させるように構成されている。このように構成すれば、第1の弁および第2の弁を用いて容易に冷媒の循環経路を形成することができる。
図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による熱移動システム100について説明する。第1実施形態による熱移動システム100では、吸水作用を有する溶液と、熱輸送時の作動媒体(作動流体)としての冷媒とを用いることにより、発熱体90の熱を輸送して外部環境へ移動(放熱)させることが可能に構成されている。なお、吸水作用(吸湿作用)を有する溶液として臭化リチウム(LiBr)水溶液を用いるとともに、冷媒として水を用いている。なお、LiBr水溶液は、本発明の「溶液」の一例であり、水は、本発明の「冷媒」の一例である。以下では、まず、熱移動システム100の構成について説明し、その後、熱移動システム100の運転動作について説明する。
図1および図6〜図10を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、蒸発部10と吸引部30とを1本の溶液通路243を用いて接続する例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
12、13 液面検知センサ
14 分離部
14a 孔
20 凝縮部
30 吸引部
41 蒸気通路
42 冷媒通路
42a 接続部分(凝縮部と冷媒通路との接続部分)
42b 接続部分(冷媒通路と吸引部との接続部分)
43a 濃溶液通路(第1溶液通路)
43b 希溶液通路(第2溶液通路)
51 蒸気流通用弁(第1の弁)
52a 濃溶液移動用弁(第2の弁)
52b 希溶液移動用弁(第2の弁)
53 凝縮水移動用弁(第3の弁)
65 熱利用デバイス
80、280 冷却部
70 弁制御部
100、200 熱移動システム
243 溶液通路
252 溶液移動用弁(第2の弁)
Claims (10)
- 溶液に吸収された冷媒を蒸発させる蒸発部と、
前記溶液が収容される吸引部と、
前記蒸発部で蒸発された冷媒蒸気を凝縮させる凝縮部と、
前記蒸発部と前記凝縮部とを接続する蒸気通路に設けられた第1の弁と、
前記蒸発部と前記吸引部とを接続する溶液通路に設けられた第2の弁とを備え、
前記冷媒が蒸発して前記蒸発部の前記溶液の濃度が所定値まで上昇した場合に、前記第1の弁を閉じて前記第2の弁を開くことによって前記冷媒蒸気の圧力により前記蒸発部の前記溶液が前記吸引部に移動されるとともに、前記吸引部と前記凝縮部との内圧差を利用して前記凝縮部で凝縮された前記冷媒が前記吸引部に吸引されるように構成されている、熱移動システム。 - 前記凝縮部と前記吸引部とを接続する冷媒通路に設けられた第3の弁をさらに備え、
前記蒸発部の前記溶液が前記吸引部に移動された後に、前記第2の弁を閉じて前記第3の弁を開くことにより、前記吸引部と前記凝縮部との内圧差を利用して前記凝縮部で凝縮された前記冷媒が前記吸引部に吸引されるように構成されている、請求項1に記載の熱移動システム。 - 前記凝縮部で凝縮された前記冷媒が前記吸引部に吸引された後に、前記第1の弁および前記第2の弁を開くことにより、前記吸引部の前記溶液は、前記吸引部と前記蒸発部との液面差により前記蒸発部に移動されるように構成されている、請求項2に記載の熱移動システム。
- 前記第1の弁、前記第2の弁および前記第3の弁の開閉制御を行う弁制御部をさらに備え、
前記冷媒が蒸発して前記蒸発部の前記溶液の濃度が所定値まで上昇した場合に、前記弁制御部により前記第1の弁を閉じて前記第2の弁を開く制御が行われて前記冷媒蒸気の圧力により前記蒸発部の前記溶液が前記吸引部に移動され、その後、前記弁制御部により前記第2の弁を閉じて前記第3の弁を開く制御が行われて前記吸引部と前記凝縮部との内圧差を利用して前記凝縮部の前記冷媒が前記吸引部に吸引され、その後、前記弁制御部により前記第1の弁および前記第2の弁を開く制御が行われることにより前記吸引部と前記蒸発部との液面差により前記吸引部の前記溶液が前記蒸発部に移動されるように構成されている、請求項3に記載の熱移動システム。 - 前記蒸発部の前記溶液が温度低下を伴いながら前記吸引部に移動されることによって、前記吸引部の内圧を低下させて前記溶液が収容された前記吸引部の内圧と前記凝縮部の内圧との圧力差により前記凝縮部で凝縮された前記冷媒が前記吸引部に吸引されるように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱移動システム。
- 前記蒸発部と前記吸引部とを接続する前記溶液通路に設けられ、前記蒸発部から前記吸引部に移動される際の前記溶液の温度を前記凝縮部における前記冷媒蒸気の凝縮温度未満に低下させる冷却部をさらに備える、請求項5に記載の熱移動システム。
- 前記凝縮部と前記吸引部とを接続する冷媒通路が設けられており、
前記凝縮部と前記冷媒通路との接続部分は、前記冷媒通路と前記吸引部との接続部分よりも下方に配置されている、請求項5または6に記載の熱移動システム。 - 前記溶液通路は、前記冷媒の蒸発後の濃溶液を前記蒸発部から前記吸引部へと移動させるための第1溶液通路と、前記吸引部において前記凝縮部から吸引された前記冷媒によって前記濃溶液が希釈された希溶液を前記吸引部から前記蒸発部へと移動させるための第2溶液通路とを含み、
前記第2の弁は、前記第1溶液通路に設けられた濃溶液移動用弁と、前記第2溶液通路に設けられた希溶液移動用弁とを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱移動システム。 - 前記蒸発部で蒸発された前記冷媒蒸気を円滑に通過させるとともに前記溶液を通過させない大きさの孔を有することによって、前記冷媒蒸気と前記溶液とを分離する分離部が配置されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱移動システム。
- 前記蒸発部、前記吸引部および前記凝縮部は、車両に搭載されており、
前記車両のエンジン、モータ、バッテリーおよび蓄熱器の少なくとも1つの排熱が前記蒸発部で蒸発された前記冷媒蒸気に伝達されるとともに、前記凝縮部において外部に放熱されるかまたは熱利用デバイスの熱源として利用されるように構成されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱移動システム。
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CN106705482A (zh) * | 2015-11-18 | 2017-05-24 | 中南大学 | 一种发动机尾气余热利用的换热系统与装置 |
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